Claudia Kochenborger*, Dayanne Lopes da Silva**, Ernani Menezes Marchioro***, Diogo Antunes Vargas****, Luciane Hahn*****
Avaliação das tensões liberadas por elásticos
ortodônticos em cadeia: estudo in vitro
Introdução: os materiais elastoméricos são considerados importantes fontes de força para a mo-vimentação ortodôntica. Objetivo: avaliar a liberação de tensões de quatro marcas comerciais de elásticos ortodônticos em cadeia (Morelli, Ormco, TP e Unitek), em função do tempo, quan-do mantidas tensionadas por uma força inicial de 150g e imersas em saliva artificial a 37ºC. Métodos: os elásticos em cadeia foram tensionados entre pinos de aço, fixados em uma placa de resina acrílica à distância de 15mm (Morelli e TP) e de 16mm (Unitek e Ormco), ambas medidas correspondendo a uma força de 150g. A leitura da quantidade de tensão liberada pelos elásticos foi realizada com um dinamômetro nos intervalos 30 minutos, 7, 14 e 21 dias. Os dados
obtidos foram submetidos à análise de variância (ANOVA) (p≤0,05) e ao teste de Comparações
Múltiplas de Tukey. Resultados: após 30 minutos de teste, verificou-se redução entre 19% e
26,67% na quantidade de tensão liberada pelos elásticos; e entre 36,67% e 57% após 21 dias de
estiramento constante. Conclusões: os elásticos em cadeia que apresentaram comportamento
mais estável foram os da marca TP, pois relataram menor perda de potencial elástico nos inter-valos de tempo testados. Os da marca Unitek demonstraram maior redução de tensão liberada. As marcas Ormco e Morelli obtiveram resultados semelhantes entre si.
Resumo
Palavras-chave: Elastômeros. Materiais dentários. Saliva artiicial. Elasticidade.
* Aluna do curso de Especialização em Ortodontia na Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (FO-PUCRS). ** Mestranda em Ortodontia na Universidade Federal do Rio de Janeiro (FO-UFRJ).
*** Doutor em Ortodontia pela UNESP-Araraquara. Mestre em Ortodontia pela FO-UFRJ. Professor Adjunto da disciplina de Ortodontia na FO-PUCRS. **** Especialista em Ortodontia pela FO-PUCRS. Mestrando em Ortodontia na FO-PUCRS.
***** Doutora em Ortodontia pela UNESP-Araraquara. Coordenadora do curso de Especialização em Ortodontia da Sobracursos.
INTRODUÇÃO E REVISÃO DE LITERATURA A biomecânica ortodôntica utiliza sistemas de forças que têm como objetivo promover a movimentação dentária na arcada. Existem atualmente no mercado sistemas de braquetes
autoligáveis7 que eliminam a necessidade da
utilização de elásticos modulares durante o
tra-tamento. Entretanto, quando se fala de braque-tes convencionais, os materiais elastoméricos são considerados importantes fontes de força para a movimentação de dentes.
O termo elastômero refere-se a materiais que retornam à sua configuração inicial após sofrerem deformação5,12.
Como citar este artigo: Kochenborger C, Silva DL, Marchioro EM, Vargas DA, Hahn L. Avaliação das tensões liberadas por elásticos orto-dônticos em cadeia: estudo in vitro. Dental Press J Orthod. 2011 Nov--Dec;16(6):93-9.
A borracha natural, utilizada provavelmente por civilizações maias e incas, foi o primeiro elastôme-ro conhecido5. Porém, seu uso era limitado devido
às suas propriedades físicas de absorção de água e instabilidade térmica. Com o advento da vulcaniza-ção, preconizado por Charles Goodyear em 1839, as propriedades físicas das borrachas foram melho-radas, fazendo com que a utilização desse material aumentasse consideravelmente5.
Os elásticos sintéticos começaram a ser pro-duzidos a partir de 1920, por petroquímicas, e sua utilização na Ortodontia se difundiu em 1960. A composição interna desses materiais é determi-nada pelo nível de tecnologia e pela qualidade das matérias-primas empregadas na manufatura
do material17. Os elastômeros mais utilizados em
Ortodontia são os elásticos em cadeia e as liga-duras elásticas. As principais aplicações clínicas incluem: fixar o arco ortodôntico aos braquetes, substituir os fios de amarrilhos metálicos, fechar espaços em geral, retrair caninos, promover tra-cionamentos, corrigir giroversões e desvios da linha média. São práticos e eficientes, de rápida colocação, estão disponíveis em grande variedade de cores e são confortáveis ao paciente5,12,14.
Entretanto, estudos4,9,10,16,19 mostraram
desvanta-gens em relação aos materiais elastoméricos: são sen-síveis à exposição prolongada à água e deterioram-se sob as condições intrabucais, devido à presença de enzimas e às variações de temperatura8, o que pode
influenciar no desempenho clínico desses materiais. Além disso, a influência da pigmentação utilizada na manufatura das ligaduras elásticas coloridas tam-bém pode interferir na degradação da força13.
Há interferência do meio sobre o comporta-mento dos elásticos quando mantidos continu-amente estirados. Trabalhos descreveram que os elásticos, quando testados em meio úmido, sofreram maior degradação de força ao longo do tempo do que quando testados em meio seco4,9,10,11,15,16. A elevação da temperatura foi
considerada um fator agravante na redução da carga gerada pelos elásticos11,16. Assim, estudos
foram realizados em meio aquoso a 37°C, si-mulando as condições bucais6,8,9,18.
Quando as cadeias elastoméricas são distendidas e mantidas em torno dos braquetes, não liberam ní-veis de forças constantes por longo tempo e sofrem alterações em suas propriedades físicas3,4,5,7,10.
Em 1991, um estudo2 avaliou as quatro
se-guintes marcas comerciais de elásticos em cadeia: Tecnident, Unitek, Ormco e Dentaurum. Foram utilizados três elos de elastômeros distendidos até o dobro de seu tamanho original e subme-tidos a uma força inicial de 200g. As amostras foram submersas em solução de Ringer a 10% a uma temperatura média de 37ºC. As tensões fo-ram aferidas durante um período de 30 dias. Os resultados mostraram, ao final do primeiro dia, perda de 35% da força inicial; e, ao final do expe-rimento, de aproximadamente 75%, não havendo diferença significativa entre os materiais.
Em 2008, um estudo in vivo foi realizado para determinar a quantidade de tensão liberada por elásticos intermaxilares e em cadeia, utilizando duas
marcas distintas (Morelli e GAC)1. De acordo com
os resultados, os elásticos intermaxilares da marca Morelli liberam uma quantidade de força inicial de 175g (maior que a da marca GAC, que foi de 110g). As cadeias elastoméricas da marca Morelli dissipa-ram uma força inicial de 200g, menor que a das ca-deias GAC, que dissiparam 220g. O estudo sugere: trocas diárias para os elásticos intermaxilares, assim há uma melhor eficiência mecânica; e trocas men-sais para os elásticos em cadeia, pois, embora haja uma degradação significativa após os primeiros 15 dias de uso, a natureza dissipante da força ortodôn-tica em dispositivos fixos é considerada ideal.
1
•
•
• • • • • • • •
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• • • • • • • •
2 3 4 5 6 7 8 9 10
4 cm 15 mm / 16 mm
11 cm
O objetivo do presente estudo foi avaliar, in vitro, a quantidade de tensões liberadas por elás-ticos ortodônelás-ticos em cadeia, de quatro marcas comerciais diferentes, quando submersos em sa-liva artificial a 37°C, em função da força e do tempo de estiramento a que foram submetidos.
MATERIAL E MÉTODOS
Foram utilizadas ligaduras elásticas ortodônti-cas em cadeia, tipo curto, da cor cristal, das se-guintes marcas: Morelli (Sorocaba, Brasil), Ormco (Glendora, EUA), TP (La Porte, EUA) e Unitek 3M (Monrovia, EUA) (Fig. 1). Os elásticos orto-dônticos foram adquiridos em embalagens seladas e dentro do prazo de validade. Foram analisadas
dez amostras de cada marca comercial, escolhidas aleatoriamente, contendo cinco elos cada e estira-das com uma tensão inicial de 150g.
Foi confeccionada uma placa de resina acrílica transparente (Acricenter, Porto Alegre/RS, Brasil), com 11cm de comprimento, 4cm de largura e 1cm de espessura. Essa recebeu dez marcações alinha-das, distando 10mm entre si, e foram perfuradas com uma broca Carbide 151 XL (Fava, São Paulo/ SP, Brasil) em baixa rotação, numa profundidade de 5mm. Nos orifícios, foram adaptados e fixados — com resina acrílica autopolimerizável transparente (Jet, Campo Limpo Paulista/SP, Brasil) — fios or-todônticos de aço 0,9mm (Morelli 55.01.090, So-rocaba/SP, Brasil) com suas extremidades cortadas, obtendo-se uma altura padrão de 10mm.
Em seguida, dez segmentos de elásticos em cadeia, com cinco elos cada, foram adaptados em cada um dos 10 pinos, sendo distendidos por uma força de 150g, aferida por um dinamôme-tro da marca Zeusan (São Paulo, SP-Brasil PN: 800 ref. 9031.80.11), com o qual se registrou a distância em milímetros equivalente a essa quan-tidade de carga. Esse procedimento foi realizado inicialmente e repetido após 30 dias, para as qua-tro marcas de elásticos testados, e a confiabilida-de das medidas (0,954) foi testada pelo ICC, ou coeficiente de correlação intraclasse. Dessa for-ma, cada fabricante apresentou dez registros de distâncias, obtendo-se uma média personalizada.
Foram confeccionadas quatro placas, uma para cada marca de elástico, conforme a do es-tudo piloto, com uma distância entre os pinos de aço de 15mm para as marcas Morelli e TP, e de 16mm para as marcas Unitek e Ormco, am-bas as distâncias correspondentes a uma força de estiramento dos elásticos de 150g (Fig. 2).
As placas receberam gravações nas suas late-rais, com o nome comercial do fabricante do elás-tico, e as amostras foram numeradas de um a dez. Cada uma das amostras foi inicialmente aferida, sendo distendida por uma força de 150g, calibrada pelo dinamômetro da marca Zeusan.
FIGURA 1 - Amostras dos elásticos em cadeia testados.
Após a leitura inicial, a extremidade do elástico foi retirada do dinamômetro e levada ao seu pino de assentamento, à distância equivalente a 150g de tensão, nas respectivas placas acrílicas (Fig. 3). As placas com os elásticos de cada marca foram man-tidas imersas em saliva artificial (cloreto de sódio a 0,067%, natrosol 0,5%, benzoato de sódio 0,05%, sorbitol 2,4%, água deionizada qsp 100%, pH neu-tro) a 37°C, dentro de uma estufa de cultura mo-delo 002 CB (Fanem, São Paulo/SP, Brasil) (Fig. 4). Os elásticos das placas foram levados para afe-rição nos períodos de 30 minutos, 7, 14 e 21 dias, pelo mesmo pesquisador, para que não ocorressem diferenças durante o manuseio do dinamômetro. Os dados obtidos foram registrados e submetidos à análise de variância (ANOVA) com medidas re-petidas, seguida pelo teste de Comparações Múl-tiplas de Tukey. O intervalo de confiabilidade ado-tado foi de 5% (p≤0,05). Para a análise dos dados, utilizou-se o programa Statistical Package for the Social Science (SPSS) versão 17.0 para Windows.
RESULTADOS
Primeiramente, foi realizada uma análise descritiva dos resultados, como percentual de liberação de tensão, média e desvio-padrão das forças de cada marca em saliva artificial (Tab. 1).
Os elásticos da marca TP apresentaram uma maior média de tensão após 30 minutos de esti-ramento (121,5g), seguida pelas marcas Ormco (114g), Morelli (112g) e Unitek (110g). Ao final dos 21 dias, as correntes elásticas da marca TP apresentaram maior quantidade de tensão (95g), seguida pelas marcas Morelli (74,5g), Ormco (72g) e, por último, pela marca Unitek (64,5g).
Verificou-se que a marca Unitek obteve maior percentual de degradação de força em quase to-dos os tempos estudato-dos: 30 minutos = 26,67%; 7 dias = 37%; 14 dias = 51,67% e 21 dias = 57%. Já a marca TP obteve um menor percentual: 30 minutos = 19%; 7 dias = 29%; 14 dias = 31,33% e 21 dias = 36,67% (Tab. 2).
Segundo o teste estatístico ANOVA, anali-sando-se as tensões médias geradas pelos elás-ticos, constatou-se que houve diferença esta-tisticamente significativa quando aplicado nos
quatro tempos estudados (p≤0,05).
Para complementar o estudo estatístico, o teste Tukey HSD comprovou que os elásticos da mar-ca TP obtiveram uma tensão média maior que os das demais marcas ao longo dos quatro tempos estudados. As marcas Ormco e Morelli apresen-taram um comportamento semelhante entre suas tensões. A marca Unitek obteve uma liberação de tensão semelhante à das marcas Morelli e Or-mco, nos dois primeiros tempos estudados; porém, nos momentos de 14 e 21 dias, observou-se uma maior degradação de força dessa (Gráf. 1, Tab. 3).
DISCUSSÃO
A utilização de elásticos em cadeia tem sido de fundamental importância para a obtenção do sucesso no tratamento ortodôntico. Esse trabalho demonstrou que as amostras das quatro marcas (Morelli, Ormco, TP e Unitek) sofreram, nos
pri-FIGURA 3 - Fotografia da placa de resina acrílica.
Marcas 30 min. 7 dias 14 dias 21 dias
TP 121,5 ± 6,26 106,5 ± 6,34 103 ± 4,83 95 ± 5,48
Morelli 112 ± 6,32 94 ± 4,9 77,5 ± 6,77 74,5 ± 3,5
Ormco 114 ± 6,58 89,5 ± 9,6 80,5 ± 5,5 72 ± 2,45
Unitek 110 ± 4,08 94,5 ± 4,15 72,5 ± 7,55 64,5 ± 3,5
TABELA 1 - Análise das médias de força (em gramas) e desvios-padrão das marcas de elásticos em função do tempo.
Marcas 30 min. 7 dias 14 dias 21 dias
Morelli 25,33% 37,33% 48,33% 50,33%
Ormco 24,00% 40,33% 46,33% 52,00%
TP 19,00% 29,00% 31,33% 36,67%
Unitek 26,67% 37,00% 51,67% 57,00%
TABELA 2 - Percentual de degradação de força em função do tempo de estiramento dos elásticos.
GRÁFICO 1 - Análise das médias das tensões em função do tempo.
Marca
Inicial 30 min. 7 dias 14 dias 21 dias dif.
intra.
dif. inter.
dif. intra.
dif. inter.
dif. intra.
dif. inter.
dif. intra.
dif. inter.
dif. intra.
dif. inter.
Morelli a A b A c A d AB d A
Ormco a A b A c A d B e A
TP a A b B c B c C d B
Unitek a A b A c A d A e C
TABELA 3 - Análise de Variância e Teste de Tukey para a comparação intra e intermarcas das tensões geradas nos tempos estudados.
Dif. intra. = comparação entre os diferentes tempos em cada marca, dentro da mesma linha. Dif. inter. = comparação entre as diferentes marcas em cada tempo, dentro da mesma coluna. Letras diferentes representam diferença estatisticamente significativa entre si.
meiros 30 minutos de estiramento, redução na quantidade de tensão liberada e, depois, as tensões foram gradativamente liberadas numa menor in-tensidade e de forma mais estável.
A marca Unitek obteve maior redução de tensão liberada em quase todos os tempos estu-dados e a marca TP apresentou menor percen-tual, além de demonstrar uma média maior de tensão liberada em relação às demais marcas ao longo dos quatro tempos avaliados.
Portanto, é imprescindível que o profissio-nal conheça as características dos elásticos sin-téticos para propiciar o melhor planejamento do sistema de forças a ser empregado, tanto no
TP 150
140
130
120
110
100
30 min.
0 min. 7 dias 14 dias 21 dias Tempo Tensão (g)
90
80
70
60
sentido da forma de aplicação como na quanti-ficação da carga a ser aplicada. Assim, os resulta-dos do tratamento ortodôntico serão favoráveis, mantendo-se a saúde e o conforto do paciente.
Alguns estudos3,5,6,8,10,13,17 avaliaram a
degra-dação da força liberada pelos elásticos sintéti-cos, em função do tempo de estiramento a que foram submetidos, e observaram que a maior redução na quantidade de carga liberada pelos elásticos ocorreu na primeira hora de teste, o que confere com os resultados desse estudo, que demonstrou para as quatro marcas de elásticos testadas uma maior degradação de força nos 30 minutos iniciais de teste.
O que difere das demais pesquisas é que essa re-alizou primeiramente um estudo piloto para men-surar a distância em milímetros, para cada marca testada, equivalente a uma força de 150g. Esse pro-cedimento se justifica na tentativa de eliminar as possíveis diferenças entre as marcas, como:
» configuração da secção transversal dos elos dos elásticos em cadeia;
» distância entre os elos das correntes elásticas; » qualidade das matérias-primas utilizadas
du-rante a confecção do material;
» espessura dos elos das cadeias elásticas. Dessa forma, padronizou-se a força inicial de todas as marcas testadas em 150g, ao contrário de estudos6,14 que utilizaram uma distância de
estira-mento dos elásticos de 20mm, obtendo forças ini-ciais diferentes entre as marcas testadas.
Estudos15,16 afirmaram que podem ser
encontra-das diferenças nas propriedades encontra-das ligaduras elásti-cas, desse modo, se não houver um rígido controle de qualidade na fabricação dos elásticos, os resultados dos testes podem ser diferentes.
As amostras foram mantidas imersas em saliva artificial a 37ºC para simular as condições bucais.
Estudos4,6,8 mostraram que a degradação da força
sofrida pelos materiais elásticos sintéticos é signifi-cativamente maior quando testada em meio úmido do que quando avaliada em ambiente seco. A ex-posição dos elastômeros à água ou saliva determina um enfraquecimento das forças intermoleculares, havendo absorção de água e, consequentemente, formação de pontes de hidrogênio entre as molé-culas de água e as macromolémolé-culas do polímero2,14.
A elevação da temperatura também foi considera-da um fator agravante na redução de carga geraconsidera-da pelos elásticos8,12, pois, depois de liberada a tensão
responsável por sua deformação, as cadeias elásticas perdem a capacidade de retornar às suas configu-rações iniciais. Além disso, com o passar do tempo, ocorre o fenômeno de relaxação, que é a diminui-ção da magnitude da força gerada.
Os intervalos de tempo para as medições fo-ram determinados baseando-se no protocolo de ativações entre as consultas, utilizando-se braque-tes convencionais e considerando-se a fisiologia
do movimento dentário. Além disso, estudos5,8,19
com elásticos em cadeia demonstraram que es-ses não conseguem produzir níveis constantes de força por um longo período de tempo. Na rotina clínica, em casos de fechamento de espaços com a utilização de elásticos, é comum que o intervalo entre as ativações seja entre 15 e 21 dias.
CONCLUSÃO
Assessment of force decay in orthodontic elastomeric chains: An in vitro study
Abstract
Introduction: Elastomeric materials are considered important sources of orthodontic forces. Objectives: To assess force degradation of four commercially available orthodontic elastomeric chains (Morelli, Ormco, TP and 3M Unitek) over time, while kept continuously stretched by a force of 150 g and placed into synthetic saliva at 37 ºC. Methods: The synthetic elastics were stretched between stainless steel pins ixed to an acrylic resin plate at a distance equivalent to a force of 150 g (15 mm - Morelli and TP; 16 mm - Unitek and Ormco). Intensity of forces delivered was read by a dynamometer at different intervals: 30 minutes, 7 days, 14 days and 21 days. The results were subjected to statistical tests (ANOVA and Tukey). Results: There were reductions between 19% and 26.67% after 30 minutes, and between 36.67% and 57% after 21 days of activation in the amount of stress generated by the elastics during the tests. Conclu-sions: TP elastomeric chains exhibited a smaller percentage of force decay and showed greater stability at all intervals tested, while the 3M Unitek brand displayed a higher percentage of force degradation, even when compared to the Ormco and Morelli brands, which achieved similar results.
Keywords: Elastomers. Dental materials. Synthetic saliva. Elasticity.
Endereço para correspondência
Cláudia Kochenborger Rua Felizardo Furtado, 279-501 CEP: 90.670-090 – Porto Alegre/RS E-mail: clauk83@hotmail.com
Enviado em: 2 de fevereiro de 2010 Revisado e aceito: 15 de agosto de 2011
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